Metodologia Analítica

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1 Metodologia Analítica Espectrofotometria UV-vis Prof. Renato Camargo Matos

2 Prática Otimização de um Método Espectrofotométrico para Quantificação de Ferro Objetivo Estudar as propriedades colorimétricas de dois sistemas de complexação para o íon ferro, a fim de avaliar a possibilidade de sua utilização na determinação espectrofotométrica deste elemento.

3 ABSORÇÃO Radiação incidente (P 0 ) b Concentração C Radiação emergente (P) P < P 0 Transmitância (T) é a fração de luz original que passa pela amostra. Pode ser expressa em percentagem de T. Quando um feixe de radiação monocromática (P 0 ) incide sobre uma amostra absorvente (concentração C e caminho b), uma certa quantidade de luz é absorvida e a potência do feixe emergente diminui (P). T = P P 0 P %T = 100 P 0 (0 a 1) (0 a 100%) P 0 A = Log = - Log T = 2-Log %T P Absorvância (A) é diretamente proporcional a concentração (C) da espécie que absorve a luz na amostra.

4 Para uma radiação monocromática, a absorvância é diretamente proporcional ao caminho ótico e a concentração das espécies absorventes. A = a b c Onde a = absortividade (L g -1 cm -1 ) b = Caminho ótico (cm ) C = concentração (g L -1 ) Quando C é expresso em mol L -1 e b em cm, a constante de proporcionalidade é chamada de absortividade molar e representada por ε (L mol -1 cm -1 ) A = ε b c A absortividade molar ou coeficiente de extinção é característica de uma substância em um dado meio para um dado λ. Indica a quantidade de luz absorvida em um dado λ.

5 Os critérios para uma análise espectrofotométrica satisfatória são: Especificidade da reação colorimétrica Proporcionalidade entre a cor e a concentração Estabilidade da cor Reprodutibilidade Limpidez da solução Alta sensibilidade

6 [Fe(SCN)] 2+ [Fe(SCN) 2 ] 1+ [Fe(SCN) 6 ] 3- Sistema Fe 3+ tiocianato x Sistema Fe 2+ 1,10-fenantrolina O reagente é uma base orgânica fraca que reage para formar o íon 1,10-fenantrolínio, o-phenh +, em meio ácido. [Fe(o-phen) 3 ] 2+ Fe o-phenh + [Fe(o-phen) 3 ] H + A constante de formação para este equilíbrio é de 2,5 x 10 6 a 25 C. A absortividade molar do complexo é de 1,1 x 10 4 em λ max = 510 nm.

7 Parte Experimental - Vidrarias: 12 balões de 10,00 ml 1 micropipeta de volume variável de 20 a 200 µl 1 micropipeta de volume variável de 1000 a 5000 µl 2 buretas de 10,00 ml 8 béqueres de 25 ml 1 par de cubetas de vidro 3 conta-gotas Pisseta com água destilada - Reagentes: HCl concentrado Solução estoque de Fe(III) NH 4 SCN 0,30 mol L -1 NaOH 4 mol L -1 1,10-fenantrolina 0,30 % (m/v) NH 2 OH.HCl 10 % (m/v) Acetato de sódio 2 mol L -1 - Equipamento: Espectrofotômetro Balança analítica

8 Soluções Solução padrão de ferro 1,0 x 10-3 mol L -1 : Preparar uma solução padrão de ferro pesando-se 0,0135 g de cloreto férrico FeCl 3.6H 2 O. Usar um béquer de 25 ml limpo e seco. Solubilizar e transferir quantitativamente para um balão volumétrico de 50,00 ml. Adicionar 80 µll de ácido clorídrico concentrado. Solução de tiocianato de amônio 0,30 mol L -1 : Pesar cerca de 2,28 g de tiocianato de amônio. Solubilizar e transferir quantitativamente para um balão volumétrico de 100,00 ml. Solução de NaOH 4 mol L -1 : Pesar cerca de 1,6 g de hidróxido de sódio. Solubilizar e transferir quantitativamente para um balão volumétrico de 10,00 ml. Solução de hidroxilamina 10 %(m/m): Pesar cerca de 1 g de hidroxilamina. Solubilizar e transferir quantitativamente para um balão volumétrico de 10,00 ml. Solução de o-fenantrolina 0,3 %(m/m): Pesar cerca de 0,075 g de o-fenantrolina. Solubilizar e transferir quantitativamente para um balão volumétrico de 25,00 ml. Adicionar 2 gotas de ácido clorídrico concentrado. Solução de acetato de sódio 2 mol L -1 : Pesar cerca de 4 g de acetato de sódio. Solubilizar e transferir quantitativamente para um balão volumétrico de 25,00 ml.

9 Espectro de absorção Pipetar Fe(III) Pipetar NH 4 SCN ou 1,10-fenantrolina Adicionar NH 2 OH.HCl e acetato de sódio???? Balão volumétrico de 10,00 ml Medir os valores de absorvância nos comprimentos de onda variando de 410 a 600 nm

10 Espectro de absorção 0,4 460 nm Absorvância 0,3 0,2 0,1 Sistema Fe(III) - tiocianato Comprimento de onda, nm 0,8 510 nm Sistema Fe(II) 1,10-fenantrolina Absorvância 0,6 0,4 0,2 0, Comprimento de onda, nm

11 Espectro do tempo Pipetar Fe(III) Pipetar NH 4 SCN ou 1,10-fenantrolina Adicionar NH 2 OH.HCl e acetato de sódio???? Balão volumétrico de 10,00 ml Medir os valores de absorvância durante 0; 30; 60; 90 e 120 seg

12 Efeito do tempo 0,6 Absorvância 0,4 0,2 Sistema Fe(III) - tiocianato 0, Tempo, seg 0,8 Sistema Fe(II) 1,10-fenantrolina Absorvância 0,6 0,4 0, Tempo, seg

13 Efeito do volume de complexante Pipetar Fe(III) Pipetar NH 4 SCN ou 1,10-fenantrolina Adicionar NH 2 OH.HCl e acetato de sódio???? Balão volumétrico de 10,00 ml Medir os valores de absorvância para diferentes concentrações de ligante Volume de tiocianato/µl: 100; 200; 400; 800; 1600 e 3200 Volume de 1,10-fenantrolina/µL: 80; 120; 200; 400; 800 e 2000

14 Efeito do volume de complexante 0,8 Absorvância 0,6 0,4 0,2 Sistema Fe(III) - tiocianato Volume de Ligante, µl 0,8 Sistema Fe(II) 1,10-fenantrolina Absorvância 0,6 0,4 0, Volume de Ligante, µl

15 Efeito do ph Pipetar Fe(III) Pipetar NH 4 SCN ou 1,10-fenantrolina Adicionar NH 2 OH.HCl???? Balão volumétrico de 10,00 ml Medir os valores de absorvância para diferentes valores de ph Fe-tiocianato: 800 µl HCl conc ; 100 µl HCl conc ; 0, 1 e 3 gotas de NaOH 4 mol L -1 Fe-1,10-fenantrolina: 400 µl HCl conc ; 50 µl HCl conc ; 200 µl de CH 3 COOH 2 mol L -1 ; 3 gotas de NaOH 4 mol L -1

16 Efeito do ph 0,6 Absorvância 0,4 0,2 Sistema Fe(III) - tiocianato 0, ph 0.8 Sistema Fe(II) 1,10-fenantrolina Absorvância ph

17 Qual dos dois sistemas mostrou-se melhor para a determinação do ferro? Sistema Fe(III) - tiocianato Sistema Fe(II) 1,10-fenantrolina

18 Curva analítica a) Preparar 5 balões volumétricos de 10,00 ml usando diferentes volumes da solução estoque de Fe(III); b) Acrescentar os demais reagentes necessários para a reação colorimétrica do ferro com o ligante que apresentou melhores resultados nos estudos anteriores; c) Agitar e completar o volume do balão com água destilada; d) Ler os valores de absorvância do complexo para cada balão volumétrico. 1,2 A = 0,03632(0,00329) + 0,01751(0,000085) * [Fe] R = 0,99996 Absorvância 0,8 0,4 0, Concentração de Ferro, µmol L -1

19 Análise das amostras a) Preparar 1 balão volumétrico de 10,00 ml usando xx µl da solução amostra; b) Acrescentar os demais reagentes necessários para a reação colorimétrica do ferro como realizado para preparar a curva analítica; c) Agitar e completar o volume do balão com água destilada; d) Ler os valores de absorvância do complexo. Padrão Volume da solução estoque de Fe(III) / [Fe(III)] / µmol L -1 µl Amostra Amostra Amostra Absorvância

20 Questionário 1) Discutir clara, porém brevemente, os métodos tiocianato e 1,10-fenantrolina como reagentes colorimétricos para o ferro, incluindo nesta discussão os seguintes pontos: a) tempo de estabilidade do complexo formado, b) quantidade de reagente colorimétrico e c) efeito do ph do meio na formação do complexo. 2) Interpretar qualitativamente a curva de absorvância versus volume de 1,10- fenantrolina obtida experimentalmente. 3) Se o complexo [Fe(o-phen) 3 ] 2+ estiver dissociado apreciavelmente, o que você esperaria obter na curva de absorvância versus volume de 1,10-fenantrolina. 4) Sabe-se que o Fe(II) e a 1,10-fenantrolina formam um complexo 1:3 estável ([Fe(o-phen) 3 ] 2+ ). A partir deste fato e dos dados obtidos na curva de absorvância versus volume de 1,10-fenantrolina calcule a concentração molar da 1,10- fenantrolina na solução original usada no laboratório. 5) Defina o sistema que você adotaria para realizar uma determinação quantitativa do ferro. Explique o por que da sua escolha.

21 Relatório Introdução teórica Objetivos Parte experimental Fluxograma do procedimento Dados obtidos Tratamento dos dados Questionário Conclusão Referências bibliográficas.